一种无泄漏耐冲击型高速数字阀

本发明涉及数字液压领域，具体涉及一种无泄漏耐冲击型高速数字阀。

背景技术：

1、高速数字液压阀是数字液压技术的核心元件，具有工作原理简单、抗污染能力强等优点，已广泛应用于汽车、机床、工程机械、航空航天等行业领域。目前，高速数字液压阀正朝着微型化、高速化的方向发展。微型化对高速数字液压阀毫米级甚至更小尺度的阀芯、阀孔同轴度提出了更高的要求，一旦加工精度达不到要求，便会导致阀芯与阀孔无法精准对中、造成泄露；而高速化则要求数字液压阀在更短的响应时间内实现高速开关，这种高频的启闭往往导致阀芯与阀孔长期遭受高速而猛烈的冲击与碰撞，极易出现磨损磨蚀。不对中或高频冲击，均会造成阀的泄露与失效，进而影响单阀乃至整个液压系统的性能。

2、中国发明专利cn104913099b公开了一种锥面密封型液压大流量高速数字液压阀，其阀芯与阀体的结合处设有倾角不等的锥状面来避免密封面不均匀磨损造成的泄漏，但该方法在阀芯阀体不对中的情况下密封面不能完全贴合、造成泄露。中国专利申请cn108302242a公开了一种微型高速数字液压阀，该微型高速数字液压阀阀芯与出油通道采用锥密封，加工精度与安装精度达要求高，极易出现阀芯无法对中的情况；此外，该专利仅考虑改变阀芯材料来缓解接触面的磨蚀，并未有效缓解阀芯与阀孔的高频冲击。

技术实现思路

1、针对上述存在的技术不足，本发明的目的是提供一种无泄漏耐冲击型高速数字阀，其能够自适应消除阀芯对中误差、减少内泄漏，并辅助缓冲阀芯高频冲击，确保高速数字液压阀安全可靠运行、提高使用寿命。

2、为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：

3、本发明提供一种无泄漏耐冲击型高速数字阀，包括阀座、浮动阀芯组件、电磁铁组件，所述阀座上端固定阀套，所述阀座底面和侧面分别开有轴向进油通孔和若干径向出油通孔,所述进油通孔连通阀座腔体的一端设有锥形坡口；

4、所述浮动阀芯组件包括阀芯，所述阀芯的下端设有能够与锥形坡口相匹配形成密封的球头；所述阀座腔体内部固定有阀芯环座，所述阀芯环座中部开有供阀芯穿过的导向通孔和若干均布在导向通孔周围的油液通道；

5、所述导向通孔上端设有倒锥形凹坑，所述倒锥形凹坑的锥面上均匀嵌套有若干内嵌永磁体，所述阀芯的上端与锥形永磁体固接，所述锥形永磁体上端顶住阀芯推杆，所述锥形永磁体与内嵌永磁体相斥使得阀芯和锥形永磁体处于悬浮状态。

6、优选地，所述电磁铁组件包括固定在阀套上端的静铁芯和能够上下滑动的动铁芯，所述静铁芯底面与动铁芯上端连接有压紧弹簧，压紧弹簧推动阀芯推杆与锥形永磁体贴合，使阀芯的球头紧密压紧在锥形坡口内；

7、所述动铁芯下端与阀芯推杆固定连接，所述静铁芯顶面与侧面油路连通阀座内腔；所述静铁芯外嵌套的线圈骨架与阀座之间压紧有导磁环，所述动铁芯、静铁芯、导磁环与阀套均采用软磁材料电工纯铁，在线圈骨架上线圈激励下形成封闭的磁通回路,在电磁力与弹力的共同作用下，动铁芯能够上下自由移动。

8、优选地，所述阀芯开启状态下，所述电磁铁组件提供的电磁力大于阀芯液压力、液动力、压紧弹簧压紧力与锥形永磁体永磁推力的合力。

9、优选地，所述阀芯关闭状态下，所述压紧弹簧的压紧力应大于阀口液压力与锥形永磁体永磁推力的合力。

10、优选地，所述阀座、阀芯、阀芯环座以及阀芯推杆均采用非导磁、高硬度材料。

11、优选地，所述阀芯的阀杆与导向通孔之间的间隙小于锥形永磁体与倒锥形凹坑之间的间隙。

12、优选地，所述阀芯推杆与动铁芯内部设有相互贯通的油路通道，该油路通道贯通动铁芯与线圈骨架之间的间隙以及动铁芯上下两端。

13、优选地，所述阀座的外壁设有用于紧固连接阀套的外螺纹和用于紧固螺纹的六角凸台。

14、优选地，所述静铁芯与阀套上端的台阶面相配合并通过紧固螺盖压紧固定，所述紧固螺盖与阀套之间设有密封圈i，所述线圈骨架上端面与阀套之间、所述线圈骨架下端面与导磁环之间，所述导磁环下端面与阀座之间均设有密封圈ii，所述阀座的侧面在出油通孔上下方分别设有密封圈iii，所述阀座底面在进油通孔外围设有密封圈iv。

15、优选地，所述阀座上端面、线圈骨架的上下端面上开设用于安装密封圈ii的密封槽。

16、本发明的有益效果在于：

17、1本发明采用浮动阀芯结构，阀芯在磁力的相互作用下悬浮支承于阀芯环座中心，与传统阀芯结构相比，阀芯由二自由度拓展为多自由度，其在阀芯推杆压紧力作用下自适应地与进油通孔的锥形坡口对中并紧密贴合，具有更好的密封性能；

18、2本发明中阀座、阀芯采用高硬度材料，同时浮动阀芯结构给阀芯提供一个反作用于阀芯闭合方向的推力，能够有效缓冲高频启闭下阀芯对阀座的冲击，减缓阀芯、阀座的磨损磨蚀，从而提升高速数字液压阀的可靠性与使用寿命。

技术特征：

1.一种无泄漏耐冲击型高速数字阀，包括阀座(1)、浮动阀芯组件、电磁铁组件，其特征在于：所述阀座(1)上端固定阀套(13)，所述阀座(1)底面和侧面分别开有轴向进油通孔(1a)和若干径向出油通孔(1b),所述进油通孔(1a)连通阀座(1)腔体的一端设有锥形坡口(1c)；

2.如权利要求1所述的一种无泄漏耐冲击型高速数字阀，其特征在于：所述电磁铁组件包括固定在阀套(13)上端的静铁芯(12)和能够上下滑动的动铁芯(9)，所述静铁芯(12)底面与动铁芯(9)上端连接有压紧弹簧(11)，压紧弹簧(11)推动阀芯推杆(6)与锥形永磁体(5)贴合，使阀芯(2)的球头(2a)紧密压紧在锥形坡口(1c)内；

3.如权利要求2所述的一种无泄漏耐冲击型高速数字阀，其特征在于：所述阀芯(2)开启状态下，所述电磁铁组件提供的电磁力大于阀芯液压力、液动力、压紧弹簧(11)压紧力与锥形永磁体(5)永磁推力的合力。

4.如权利要求2所述的一种无泄漏耐冲击型高速数字阀，其特征在于：所述阀芯(2)关闭状态下，所述压紧弹簧(11)的压紧力应大于阀口液压力与锥形永磁体(5)永磁推力的合力。

5.如权利要求2所述的一种无泄漏耐冲击型高速数字阀，其特征在于：所述阀座(1)、阀芯(2)、阀芯环座(3)以及阀芯推杆(6)均采用非导磁、高硬度材料。

6.如权利要求2所述的一种无泄漏耐冲击型高速数字阀，其特征在于：所述阀芯(2)的阀杆(2b)与导向通孔(3b)之间的间隙小于锥形永磁体(5)与倒锥形凹坑(3a)之间的间隙。

7.如权利要求2所述的一种无泄漏耐冲击型高速数字阀，其特征在于：所述阀芯推杆(6)与动铁芯(9)内部设有相互贯通的油路通道，该油路通道贯通动铁芯(9)与线圈骨架(8)之间的间隙以及动铁芯(9)上下两端。

8.如权利要求2所述的一种无泄漏耐冲击型高速数字阀，其特征在于：所述阀座(1)的外壁设有用于紧固连接阀套的外螺纹和用于紧固螺纹的六角凸台(1d)。

9.如权利要求2所述的一种无泄漏耐冲击型高速数字阀，其特征在于：所述静铁芯(12)与阀套(13)上端的台阶面相配合并通过紧固螺盖(14)压紧固定，所述紧固螺盖(14)与阀套(13)之间设有密封圈i(15)，所述线圈骨架(8)上端面与阀套(13)之间、所述线圈骨架(8)下端面与导磁环(7)之间，所述导磁环(7)下端面与阀座(1)之间均设有密封圈ii(16)，所述阀座(1)的侧面在出油通孔(1b)上下方分别设有密封圈iii(17)，所述阀座(1)底面在进油通孔(1a)外围设有密封圈iv(18)。

10.如权利要求9所述的一种无泄漏耐冲击型高速数字阀，其特征在于：所述阀座(1)上端面、线圈骨架(8)的上下端面上开设用于安装密封圈ii(16)的密封槽。

技术总结
本发明公开了一种无泄漏耐冲击型高速数字阀，包括阀座、浮动阀芯组件、电磁铁组件、阀套、紧固螺盖以及密封组件；本发明采用浮动阀芯结构，使悬浮支承于阀芯环座中心的阀芯具有更多的自由度，能够在压紧力的作用下自适应地与阀座上的锥形坡口对中并紧密贴合，所述浮动阀芯结构给阀芯提供一个反作用于阀芯闭合方向的推力，可以有效缓冲高速数字液压阀高频启闭工况下阀芯对阀座的冲击；本发明密封性好、可靠性高，有效解决了高速数字液压阀阀芯不对中造成的泄露及阀芯高频启闭导致的冲击磨损问题。

技术研发人员：谢方伟,徐纯洁,纵怀志,黄咸康,李昊鹏,田祖织,魏汝路,孙安欣,郭阳阳
受保护的技术使用者：中国矿业大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/12